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很多人在使用ANSYS模擬焊接和增材制造過程中都面臨高斯熱源施加的難題，現(xiàn)在我來演示一下如何在ANSYS經(jīng)典中使用APDL語言施加高斯熱源，以及如何實現(xiàn)熱源的移動。

很多人在使用ANSYS模擬焊接和增材制造過程中都面臨高斯熱源施加的難題，現(xiàn)在我來演示一下如何在ANSYS經(jīng)典中使用APDL語言施加高斯熱源，以及如何實現(xiàn)熱源的移動。

3 .workbench中高斯熱源加載 首先在workbench中建立一個瞬態(tài)熱分析模塊，建好CAD模型并畫好網(wǎng)格，材料參數(shù)設(shè)置如下圖，記得單位系統(tǒng)和坐標(biāo)要與前面在APDL中的設(shè)定要一致，否則是錯誤的。如下圖，將要施加熱源的面命名為A1(自己可以任意定義）。除了熱源施加的面外，其他幾個面都按照下圖設(shè)置換熱條件。

綜合來看，雖然模擬結(jié)果存在一定的誤差，但整體上能夠反映高斯熱源在圓柱表面螺旋線移動時的基本特征和趨勢，為進(jìn)一步的工程應(yīng)用和優(yōu)化設(shè)計提供了有價值的參考。 六、結(jié)論與應(yīng)用建議 本次對 ANSYS Workbench 中結(jié)合 APDL 命令模擬高斯熱源在圓柱表面螺旋線移動的研究，我們對這一復(fù)雜的熱現(xiàn)象有了更深入的理解。

Face：物體的“面”，移動的熱流將施加在其上；Path：移動熱源的路徑。可以是物體表面的任何邊緣；Start Point：移動熱源的“起點”。這是“路徑”的邊的兩個端點之一；Index:移動熱源的唯一id。

打開移動熱源插件（如已打開，直接點擊“更新”按鈕即可）；打開方法：在菜單欄依次點擊Plug-ins -> ToolBoxes -> 自由熱源，點擊多路徑按鈕即彈出程序界面。 在每一行選取需要的路徑集，并指定起始時間及熱源參數(shù)。本程序采用高斯面熱源，Rh為高斯熱源的尺寸參數(shù)。

下面分別以均布分布、高斯分布、伽馬分布為例進(jìn)行演示。 1、均布分布APDL代碼：finish/clear/prep7numA=1000!

上蓋板和方形鋼軌道可通過RIGHT面建立斷面圖，然后向兩側(cè)拉伸，與端梁連接的部分可任選一端進(jìn)行繪制，然后以RIGHT面為鏡像平面進(jìn)行鏡像。繪成的雙梁箱形偏軌主梁模型如圖2所示。圖2 雙梁箱形偏軌主梁模型示意圖 1.2 有限元前處理文中在Creo軟件中對雙梁箱形偏軌主梁模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分和施加約束載荷等前處理操作，最后生成有限元模型再導(dǎo)入ANSYS軟件中進(jìn)行有限元分析。

這四個方程以微分形式表示，描述了電場和磁場的行為及其與電荷和電流的相互作用： 麥克斯韋第一方程：高斯定律高斯定律，也稱為高斯通量定理，是將電荷分布與產(chǎn)生的電場相關(guān)聯(lián)的定律。它指出從任意封閉面（高斯面）流出的凈電通量與該面所包圍的凈電荷成正比。因此，當(dāng)面不包圍電荷時，也不存在電通量。

Goldak 與高斯面熱源區(qū)別？ Goldak 是體熱源且前后不對稱；面熱源多用于薄板近表面近似9. 參考參數(shù)與推薦文獻(xiàn)Goldak J., Chakravarti A., Bibby M., A new finite element model for welding heat sources, Metallurgical Transactions B, 1984.

在ANSYS系列軟件中，要將AQWA計算的波浪載荷傳遞給Mechanical進(jìn)行進(jìn)一步的強度校核，可以采用兩種方法：（1） 通過ANSYS AQWA-WAVE計算加載的APDL命令傳遞；（2）通過中間格式文件采用OC系列命令傳遞。文章來源：安世亞太

打開軟件，開始 -> ANSYS 17.0 -> Mechanical APDL 17.0。

網(wǎng)上資料和ansys help文件都有詳細(xì)說明。 !2、單一工況載荷下的拓?fù)鋬?yōu)化。單一工況拓?fù)洳僮髁鞒毯芎唵危?em>APDL命令也很簡單。Workbench也可以輕松實現(xiàn)。 !3、多工況下的拓?fù)鋬?yōu)化。需要apdl用到lswrite 命令。目前不清楚如何完全由workbench完成多工況的拓?fù)鋬?yōu)化。有可能在workbench中借助APDL命令來實現(xiàn)，按下不表，后期再做學(xué)習(xí)。

同學(xué)當(dāng)時使用的軟件是Ansys/apdl，他表示很不屑：那Sap2000不行啊，Ansys的梁單元彈塑性并不需要指定塑性鉸，直接對梁指定彈塑性材料就可以實現(xiàn)彈塑性，很顯然Ansys更合理。我當(dāng)時十分認(rèn)同，認(rèn)為在Sap2000中，如果實際中梁的中點處出現(xiàn)塑性，僅在兩端設(shè)置塑性鉸顯然無法捕捉到這個塑性，而如果采用Ansys，梁單元長度方向上任意位置進(jìn)入塑性均可以捕捉到。

焊接過程是一個高度非線性的理化反應(yīng)過程，焊接熔池和溫度場的分布描述復(fù)雜，在ANSYS數(shù)值模擬中，通常將熱源簡化為具有一定分布規(guī)律的熱流密度函數(shù)來用于計算。 在管道焊接中，采用熔化極惰性氣體保護(hù)焊的焊接工藝。在ANSYS溫度分析過程中采用高斯面熱源模型。其在焊接厚度方向上不考慮熱量梯度，適用于焊接熔深較小的表面堆焊焊接熱量和電弧熱在工件表面上的熱量分布情況。

參考溫度保持在22°C，溫度載荷施加在葉片（BF）上： 在旋轉(zhuǎn)頻率為534.76 Hz的EO=2發(fā)動機(jī)階次激勵下，產(chǎn)生了非穩(wěn)態(tài)流動壓力（從ANSYS CFX導(dǎo)入）。然后通過映射處理器（/MAP）將壓力數(shù)據(jù)映射到機(jī)械APDL中的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子風(fēng)扇葉片模型。

然后，這些壓力數(shù)據(jù)通過/MAP處理器使用其映射功能映射到ANSYS Mechanical APDL中的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子風(fēng)扇葉片模型。

為了獲得理想的透鏡，其中第一衍射階聚焦在EFL的距離上，相對于球面高斯參考波前，在區(qū)域j和j+1邊界處的光程差必須為jλ，其幾何上可以表示為下面的方程： 這意味著區(qū)域邊界位于以下位置： 由于 EFL>>λ，我們可以忽略后半部分并應(yīng)用以下近似值： 因此，增加衍射面的光路以實現(xiàn)上述光路rj區(qū)域邊緣和產(chǎn)生100%衍射效率的一階如下：

該功能可以將ANSYS SPEOS與Lumerical進(jìn)行聯(lián)合仿真，主要在于Lumerical將微結(jié)構(gòu)的模型SOP文件導(dǎo)入SPEOS中進(jìn)行顯示效果的模擬。下圖為Lumerical模擬多階光柵的擬合數(shù)據(jù)生成SOP文件，通過SPEOS面屬性的Plugin進(jìn)行加載，得到最終的效果圖。